본문내용
1. 서론
1.1. 실험 목적
자유낙하 실험의 목적은 자유낙하하는 물체의 운동시간과 거리를 측정하여 지구중력장에서의 중력가속도를 구하는 것이다.
처음속도가 없는 정지 상태에서 중력만 받아 떨어지는 물체의 운동을 자유낙하 운동이라 한다. 이때 물체의 낙하거리와 시간 관계는 y = 1/2 gt^2의 등가속도 운동 방정식으로 표현된다. 본 실험에서는 이 식을 활용하여 강체구의 낙하거리와 시간 측정값으로부터 중력가속도 g를 구할 수 있다. 수식상 중력가속도는 추의 질량에 무관하고 오직 낙하거리와 시간에만 의존함을 알 수 있다.
실험에는 스탠드, 버니어캘리퍼스, 자, 강체구, 발사장치, 패드, 타이머 등의 장비가 사용된다. 실험 방법은 발사장치에 강체구를 장착하고, 버튼을 눌러 자유낙하를 시킨 후 패드에 닿는 순간의 시간을 측정하는 것이다. 이를 통해 낙하거리와 시간 데이터를 수집하고, 이를 분석하여 중력가속도를 계산할 수 있다.
1.2. 자유낙하 운동 이론
처음속도가 없이 정지 상태에서 중력만 받아 떨어지는 물체의 운동을 자유낙하 운동이라 한다. 등가속도 운동 방정식에서 처음 속도를 0, 낙하 위치를 기준점으로 잡으면 y=1/2 gt^2의 관계식이 성립한다. 자유낙하 운동에서 공기의 저항은 무시할 수 있다. 따라서 강체구가 특정 거리 Δy만큼 낙하하는 데 걸린 시간 t를 측정하여 이를 식 g=2Δy/t^2에 대입하면 중력가속도 g를 구할 수 있다. 이때 중력가속도는 추의 질량에 무관하고 오직 낙하 거리와 시간에만 의존한다.
1.3. 실험 장비 및 구성
스탠드는 자유낙하 운동 실험을 위한 기본 뼈대이다. 발사 장치의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 장치이다. 버니어캘리퍼스는 구의 지름을 측정할 때 사용된다. mm자는 높이 측정에 사용되며, 5g짜리와 30g짜리, 그리고 탁구공 등 다양한 크기와 무게의 강체구가 준비되어 있다. 발사장치는 전자석 역할을 하면서 구를 잡아두는 역할을 하고, 아래 버튼을 누르면 공이 떨어지게 된다. 패드는 구가 부딪히는 순간 전류가 흐르며, 타이머는 공이 패드와 닿는 순간을 측정한다. 실험자는 빨간선과 검은선을 구분하며 타이머와 발사장치, 패드를 연결하고, 높낮이와 구의 종류를 변경하며 실험을 진행한다.
2. 강체구 A 실험
2.1. 실험 방법
빨간선은 (+) 검은선은(-)임을 생각하면서 타이머와 발사장치와 연결하고 패드 부분 쪽에도 연결한다.이다. 높낮이를 조정하거나 구의 종류를 바꿔가며 변수를 달리하며 실험을한다.이다. 발사장치에 구를 붙이고, 실험을 진행해 자유낙하 실험을 한다.이다. 구의 지름과 높이를 고려해서 실험값을 작성한다.이다.
2.2. 실...
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